煤与瓦斯突出的预测及防治措施.doc

煤与瓦斯特别的猜测及防治措施1煤与瓦斯特别的机理、类型与一般规律11煤与瓦斯特别的机理许多国家对煤与瓦斯特别机理的研究都很重视，并取得了一定成果，但由于特别机理的复杂性及特别现象的多样性，目前对特别机理的熟悉仍处于假说阶段。国外对煤与瓦斯特别机理的熟悉可归纳为4种：地应力假说、瓦斯作用假说、化学本质假说和综合作用假说。我国从60年代起就对特别煤层的应力状态、瓦斯赋存状态、煤的物理力学性能等开展了一系列的研究，依据现场资料和实验研究对特别机理进行了探讨，提出了新的见解和观点，概括起来主要有中心扩张学说、流变假说、二相液体假说、固流耦合失稳理论、球壳失稳理论等。此外中国科学院力学研究所从力学角度对特别过程做了大量的研究工作，并提出了特别破坏过程及瓦斯渗流的机制方程。12煤与瓦斯特别的类型煤与瓦斯的特别包括：煤与甲烷特别、岩石与甲烷特别、煤与CO2特别、岩石与CO2特别等。由于特别时的原动力和所表现现象的不同，煤与瓦斯特别可分为特别、倾出、压出3种状况。13煤与瓦斯特别的一般规律〔1〕特别的次数和强度随开采的深度增加而增加；〔2〕特别多发生在地质构造地区，如褶曲、断层处及岩浆侵入地区；〔3〕煤体破坏程度越严重，煤的强度越小，特别危险性越大；〔4〕煤层中的厚度大、倾角大或其厚度和倾角发生变化以及煤层中的软分层由薄变厚的地区，容易发生特别；〔5〕掘进工作面应力集中的地区易发生特别；〔6〕在外力冲击作用下，如放炮或采煤机割煤时煤体受到震动，诱导瓦斯发生特别；〔7〕围岩的透气性越差、致密的岩层越厚，煤层的瓦斯含量越高，其特别的危险性也就越大；〔8〕特别多发生在揭煤和煤层掘进工作面；〔9〕在特别前大都出现预兆。2煤与瓦斯特别的猜测21特别猜测方法的分类按猜测预报范围和时间的不同，猜测方法可分为3类：第一是区域性猜测，主要是确定煤田、井田、煤层和采掘区域性的特别危险性；第二是局部猜测，它是在区域性的基础上，依据钻探、采掘工程等资料，进一步对局部地区或要点的特别危险性作出判断；第三是日常猜测，它是在区域性猜测、局部猜测的基础上，依据特别预兆的各种异常效应，对特别危险发出警告。22国内外煤与瓦斯特别的猜测方法221微震技术猜测特别危险性研究说明，煤和围岩受力破坏过程中发生破裂和震动，当从震源传出震波或声波的强度和频率增加到一定数值时，可能出现煤的突然破坏，发生特别。特别是由连续的多起断裂引起的，而且异常的微震发射通常在断裂之前5～45s内产生，故微震法作为特别预报方法，有其广阔的应用前景。俄罗斯在地震声学猜测方法中取得了较好的研究成果。222煤层温度状况猜测特别的危险性温度状况猜测特别危险性的理论依据是：瓦斯解吸时吸热，导致煤层温度降低。温度降低越多，说明煤层瓦斯解吸能力越强，则特别危险性越大。前苏联NA雷任科等学者，对采掘工作面近工作面地段的煤体温度状况进行了考察研究，用于特别危险性日常猜测，并对掘进中发生的6次特别全部作出了预报。原苏联的另一些学者，采纳近工作面地带的温度与煤体原始温度之差作为特别猜测指标，该猜测方法被原苏联防突委员会推举使用。223煤层中涌出的氦或氡浓度的变化猜测特别研究说明在地震之前不仅有氡的反常涌出现象，而且有氦的反常涌出。前苏联学者考察了顿涅茨煤田中2个不特别煤层和4个特别煤层的氦含量后指出：自由释放的瓦斯中，氦含量高，瓦斯压力也相应的高。煤中涌出的氦可以作为猜测特别的一个指标，该项目正在持续进行。224电磁辐射强度猜测特别危险电磁辐射(EME)是煤岩体受载变形破裂过程中向外辐射电磁能量的过程或物理现象，与煤岩体的受载状况及变形破裂过程密切相关。采纳电磁辐射法猜测煤与瓦斯特别的优点是：电磁辐射信息综合反映了煤与瓦斯特别等灾害动力现象的主要影响因素；可实现真正的非接触猜测，无需打钻，对生产影响小，易于实现定向及区域性猜测，不受含瓦斯煤体分布不均匀的影响；可实现动态连续监测及预报，能够反映含瓦斯煤体的动态变化过程；既能探测煤壁四周的特别危险性及特别危险带的方位，又能检验防突措施的效果。目前岩石破裂电磁辐射效应的研究取得了很多有益的成果，研究说明：在煤岩层受力变形破坏过程中会产生电磁辐射，电磁辐射强度取决于所受力的大小和煤岩层的物理力学性质。煤炭科学研究总院重庆分院利用这一原理研制的煤与瓦斯特别危险探测仪，在四川芙蓉矿务局进行了实际应用，取得了较好的效果。225神经网络方法进行特别猜测煤与瓦斯特别，其发生是由地应力、高压瓦斯、煤的结构性能、地质构造、煤厚变化、煤体结构及围岩特征诸多因素决定的。特别灾害的发生是极不规则的，其所处的系统是一个不断变化的系统，各种力学作用与这些作用所形成的地质体，大多数都处于复杂的非线性状态。人工神经网络方法的出现，为解决这一问题开拓了一条新途径